Flüssigkristall-Wellenleiter

Lichtausbreitung in einem EOIW mit einem Flüssigkristall-Kern bei ansteigender elektrischer Feldstärke.
© Fraunhofer IPMS
Lichtausbreitung in einem EOIW mit einem Flüssigkristall-Kern bei ansteigender elektrischer Feldstärke.

Die Forschungsgruppe am Fraunhofer IPMS hat ein innovatives Konzept für elektrooptisch induzierte Wellenleiter mit isotropen Flüssigkristallen (electro-optically induced waveguides in isotropic phase liquid crystals, LC-EOIW) auf einer Silizium-Backplane entwickelt. Die Eigenschaften, wie geringer Verlust und eine Reaktionszeit im Submikrosekundenbereich sind auf die Verwendung von Flüssigkristallen mit großen elektrooptischen Kerr-Koeffizienten und einer hervorragenden Transmissivität über einen breiten Wellenlängenbereich (400 – 1600 nm) als Kernschichten im Design der EOIWs zurückzuführen. Die Wellenleiter können so konfiguriert werden, dass sie verschiedene optische Funktionalitäten bieten, wie z.B.: n x m-Multiplexen, variable Leistungsverzweigung, variable Abschwächung oder Modulation optischer Signale. Diese Technologie eignet sich für sehr vielfältige Anwendungen. Die Komponenten können beispielsweise in der optischen Telekommunikation oder in faseroptischen Netzwerken eingesetzt werden. Diese dynamischen Wellenleiter-Komponenten sind auch, was ihre Herstellung betrifft, attraktiv. Aufgrund ihres geradlinigen Designs können sie mithilfe der Silizium-Wafer-Technologie hergestellt und damit gemäß der gewünschten Anwendung einfach integriert und angepasst werden.

Zudem wurden polarisationsunabhängige LC-EOIWs mit sehr geringem polarisationsabhängigem Verlust (polarization dependent loss, PDL) in einem breiten Dämpfungsbereich entwickelt. In diesem besonderen Fall können sich durch die Verwendung einer besonderen Elektrodenanordnung im Wellenleiter-Design sowohl TE- als auch TM-polarisierte Lichtwellen gleichzeitig innerhalb des Wellenleiters mit derselben, jedoch variablen übertragenen Leistung ausbreiten.